對于突破極端溫度界限的應(yīng)用，無論是操縱在地下一英里深度工作的油井鉆機，還是在噴射發(fā)動機上進(jìn)行精密測量，都需要專業(yè)的耐高溫電子產(chǎn)品解決方案，以確保性能和可靠性。

對于采用標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計的集成電路，其最高工作溫度通常僅規(guī)定為125°C。除此之外，如果將這類集成電路暴露于極端溫度環(huán)境下，其性能和可靠性往往還會受許多因素的影響而有所降低。例如，襯底漏電流以指數(shù)方式增加以及器件參數(shù)隨溫度變化都會導(dǎo)致性能大打折扣。而諸如電子遷移等硅片級問題以及線焊磨損等封裝級問題也會損害可靠性。

為了克服這些挑戰(zhàn)，ADI 的高溫產(chǎn)品系列特采用創(chuàng)新硅工藝、封裝和測試技術(shù)進(jìn)行設(shè)計，并且經(jīng)認(rèn)證可在高溫環(huán)境下工作。

硅工藝

ADI 的多款HT（High Temperature）產(chǎn)品中都采用了自主研發(fā)的絕緣硅片 (SOI) 雙極性工藝硅技術(shù)。在下圖中，我們對比了采用普通結(jié)隔離 (JI) 雙極性工藝與SOI工藝的典型NPN晶體管。JI工藝圖中的箭頭指出了器件內(nèi)電流泄漏的路徑，以及電流泄漏到襯底的寄生路徑（黑色箭頭）。

隨著溫度的升高，電流泄漏的影響會呈指數(shù)級增長，進(jìn)而大大降低器件的性能。SOI工藝使用SiO2絕緣電介質(zhì)層來阻隔襯底中的寄生電流。通過消除這種寄生泄漏路徑，即使在非常高的溫度環(huán)境中，也能夠使器件性能保持穩(wěn)定。

高級封裝

ADI專為HT塑料封裝打造的線焊工藝是在高溫環(huán)境中保證封裝可靠性的另一項助力技術(shù)。普通的金/鋁線焊將隨著溫度的升高而退化，形成含空隙的易碎金屬間化合物，削弱焊接強度。整個過程可能只需要幾百個小時。我們的HT塑料封裝多加了一道鎳鈀金金屬化工序（以覆蓋的形式顯示），以獲得金焊盤表面，然后與金線一起實現(xiàn)精致的金屬焊接，從而避免形成金屬間化合物。

下圖顯示了使用該項技術(shù)所獲得的可靠性提升——在高溫環(huán)境中，標(biāo)準(zhǔn)金/鋁焊接在500小時后便會出現(xiàn)明顯的空隙并形成金屬間化合物，而右側(cè)采用鎳鈀金金屬化工藝的焊接在6000多小時后依然完好無損。

195℃下500小時后的金/鋁線焊

195℃下6000小時后加裝鎳鈀金隔離的金/金線焊

可靠性認(rèn)證

ADI 的 HT 產(chǎn)品工序流程中包含針對高溫應(yīng)用需求定制的綜合可靠性認(rèn)證計劃。所有HT產(chǎn)品均符合 JEDEC JESD22‐A108 規(guī)范的高溫運行壽命 (HTOL) 測試。每款產(chǎn)品都有至少三個批次需要在最高溫度下進(jìn)行最少 1000 小時的測試，確保符合數(shù)據(jù)手冊技術(shù)規(guī)格。除了上述這類和其他認(rèn)證測試之外，還將進(jìn)行魯棒性測試（如閂鎖免疫）、MIL-STD-883 D 組機械測試以及 ESD 測試。高溫產(chǎn)品系列的可靠性報告可應(yīng)要求提供。

ADI 憑借先進(jìn)的設(shè)計技術(shù)、可靠的硅工藝、創(chuàng)新的包裝以及全面的評定這些獨特的能力，開發(fā)出在極端惡劣的高溫環(huán)境中必須具有高性能、高可靠性、小巧封裝和低功耗的產(chǎn)品。以下的幾款產(chǎn)品便是 ADI 專門針對極端溫度而設(shè)計，它們可以在 175°C 和 210°C 溫度下工作。

ADG5298：高溫（高達(dá)210°C）、高電壓、防閂鎖型、8通道多路復(fù)用器

ADG798：高溫（高達(dá)210°C）、低電壓8通道多路復(fù)用器

ADXRS645：高溫、抗振動、±2000°/s陀螺儀

AD8229：1NV/√HZ低噪聲、210°C儀表放大器

AD7981：耐高溫、16位、600 kSPS PulSAR? ADC

AD8634：高溫、低噪聲、軌到軌輸出雙通道運算放大器

ADXL206：精密、±5 g、雙軸、高溫iMEMS 加速度計

ADR225：高溫、低漂移、2.5V微功耗基準(zhǔn)電壓源

ADT7312：汽車應(yīng)用、±1°C精度、裸片形式的16位175°C數(shù)字SPI溫度傳感器

這些能夠在高溫環(huán)境下工作的 IC，既節(jié)省了工程設(shè)計時間，又降低了失敗風(fēng)險，使高性能系統(tǒng)在與之前可行環(huán)境相比更加極端的環(huán)境下可靠工作。